简议环氧乙烷的生产工艺改进与化工工艺合成制作

简议环氧乙烷的生产工艺改进与化工工艺合成制作

李吉萍

青海靖安工业设备安装有限公司

摘要：环氧乙烷是乙烯的衍生物，是一种常见且很重要的有机化工原料，主要用途是生产聚酷类产品和一些乙二醇。并且利用环氧乙烷还可生产出十分精密的化工中间体，应用领域遍及纺织、医药、电子、汽车等行业。因此对环氧乙烷化工工艺的改进及其合成制作进行分析具有重要意义。基于此，本文对环氧乙烷生产工艺改进进行了分析，并结合某实验对环氧乙烷化工工艺的合成制作进行分析。

关键词：环氧乙烷；生产工艺改进；化工工艺；合成制作；原理；影响因素；

一、环氧乙烷生产工艺改进的必要性

随着低碳环保概念的深入，为了保证环氧乙烷生产过程有效的实现控制能源消耗和原材料消耗，达到低碳清洁能源生产的目的，要求在环氧乙烷直接氧化反应生产的过程中，加大对环氧乙烷直接氧化生产工艺进行改进，从乙烯直接氧化反应的各个环节入手，为环氧乙烷生产过程建立系统、高效的反应单元，从而提升环氧乙烷生产效率。

二、环氧乙烷生产工艺改进的分析

1、环氧乙烷生产工艺参数改进的分析。环氧乙烷生产工艺可以通过对现有的直接氧化法制环氧乙烷的工艺生产参数进行研究。通过对相关文献调研，发现目前使用最广泛的环氧乙烷直接氧化法工艺参数如下:直接氧化工艺压力1.98MP到2.09MPa之间，温度在210摄氏度到220摄氏度之间，经过一步氧化直接得到的转化率在97%以上。同时在进行环氧乙烷生产工艺参数优化过程中，按照环氧乙烷的直接氧化反应机理进行分析。在进行环氧乙烷的化工工艺参数优化时，还要分析整个反应产生的热量、各个组份的平衡参数进行计算，保证最终所得到的数据，可以真实、有效的满足环氧乙烷物料衡算、热量衡算的需要。通过上述方式，可以帮助环氧乙烷直接氧化反应过程有效的提升生产速率，进而有效的促进乙烯转化率和环氧乙烷产率的提升。同时可以有效地降低一步氧化法生产过程的能源消耗。在改进过程中，最重要的就是剖析可能出现的化学反应特点，进行相应的能源技术革新，可以通过优化现有模式，选择出优化的氧化生产方式，优化直接氧化法反应过程，促进环氧乙烷生产效率的提升。

2、环氧乙烷化工生产单元参数的系统化改进分析。环氧乙烷生产过程中，要独立进行化工生产单元分析。具体而言，就是化学生产过程的核心组成部分就是化学生产的氧化反应环节和循环氧化环节。在进行环氧乙烷生产的直接氧化环节的中，通过采用适当的环氧乙烷氧化催化剂，并对催化剂的性能进行考核，进而有效提升乙烯的转换率和环氧乙烷收率，并达到控制能源消耗的作用。例如，在进行环氧乙烷直接氧化法生产环氧乙烷的过程中，要充分注意到反应温度和反应压力对于氧化反应过程的影响，并通过控制内部反应参数和直接氧化反应的传热性能的优化，促进环氧乙烷生产效率的提升，保证整个生产过程的有效完成。

三、环氧乙烷化工工艺合成制作的原理及其影响因素的分析

1、环氧乙烷化工工艺合成制作的原理。就乙烯氧化得到环氧乙烷的实验而言，氧气含量低或纯度低就是乙烯的不完全氧化，氧气纯度高就是完全氧化。一般对乙烯和氧气的反应只是简单的氧化，氧化很彻底就得到了水和二氧化碳，不符合化学工业制取环氧乙烷的实验目的。在化学反应中催化剂是改变化学反应速率的一种物质，其本身不参与化学反应，所以反应前后质量不变，在乙烯和氧化制取环氧乙烷的实验中，大多氧化催化剂催化效果不好，只能使乙烯和氧气消耗增加原材料浪费，通常应用银作为催化剂。

2、环氧乙烷化工工艺合成制作的影响因素。主要有：（1）压力因素。乙烯氧化实验中不论正副反应都是不可逆的，因此增加反应装置的压力有助于环氧乙烷的生成和收集，因此在现在工业利用乙烯氧化制取环氧乙烷大多采用加压的方法，但是由于压力过大对装置就会有损坏，因此选择合适的压力装置非常重要。（2）温度因素。温度是影响化学反应速率的因素之一，通常增加温度就会加快反应速率、使反应更加彻底。但是有机化学的化学反应中往往有很多副反应，因此其产物并不单一，某实验为有机物氧化化学反应制取氧化物，因此副反应主要为乙烯与氧气反应生成二氧化碳和水，因此在这个实验中单一的升高温度是不可取，不论是副反应还是正反应都是会随着温度增加分子运动更加剧烈的，但是由于不同的实验受到试验温度的影响不同，因此可以选择一个环氧乙烷生成率相对最大的温度对实验进行温度设定。（3）反应物质比例及纯度的因素。第一、反应物比例。由于所用氧化剂不同，对进反应器混合气体的组成要求也不同。并且二氧化碳对环氧化反应有抑制作用，但含量适当对提高反应的选择性有好处，且可提高氧的爆炸极限，故在循环气中允许含有9%以下的二氧化碳。循环气中如含有环氧乙烷对反应也有抑制作用，并会造成氧化损失，故在循环气中的环氧乙烷应尽可能除去。第二、反应物纯度。其中杂质对氧化过程带来不利影响比较多，如催化剂中毒，硫化物等能使银催化剂永久性中毒，乙炔能与银形成乙炔银，受热会发生爆炸性分等，所以需要严格控制各类有害杂质的含量。

四、环氧乙烷化工工艺合成制作过程的分析

环氧乙烷化工工艺合成制作适用于工业化工生产环氧乙烷。乙烯直接氧化一般可用空气或氧气作为氧化剂。自高空吸入的空气，经压缩机加压，再经碱洗塔及水洗塔进行净化，除去氯、硫等杂质，防止银催化剂中毒，然后按一定流量进入混合器。纯度98%以上的乙烯与循环乙烯混合，经压缩机加压后，进入第一混合器，再与空气、微量二氯乙烷充分混合，控制乙烯的质量分数为3～3.5%。原料气与反应器出来的反应气体进行换热后，进入第一反应器。

反应器一般为列管式固定床反应器，乙烯与空气中的氧在240～290℃、1～2MPa及催化剂的作用下，生成环氧乙烷和一些副产物。乙烯的转化率约为30%，选择性65～70%，收率约20%左右。反应时所放出的热量，由管间的载热体带走。反应气经与原料气换热，再经串联的水冷却器及盐水冷却器将温度降低至5～10℃，然后进入第一吸收塔。该塔顶部用5～10℃的冷水喷淋，吸收反应气中含有的环氧乙烷。从吸收塔顶出来的尾气中还含有很多未反应的乙烯，经减压后，将其中约85～90%的尾气回压缩机的增压段压缩后循环使用，其余部分送往第二混合器。

在第二混合器中通入部分新鲜乙烯、空气及微量二氯乙烷，控制乙烯的浓度为2%，混合气体经预热后进入第二反应器。混合气中的乙烯和空气中的氧在220～260℃、1MPa左右压力下进行反应。乙烯的转化率为60～70%，选择性为65%左右，收率在47%以上。反应后的气体经换热及冷却后进入第二吸收塔，用低温水吸收环氧乙烷，尾气放空。吸收塔中的吸收液经减压后进汽提塔进行汽提，从塔顶得到85～90%浓度的环氧乙烷，送至精馏系统先经脱轻组分塔除去轻馏分，再经精馏塔除去重组分，得到高纯度的环氧乙烷成品。

结束语

综上所述，目前很多化工厂使用的环氧乙烷生产方法是乙烯直接氧化生产环氧乙烷，通过在反应器中乙烯和纯氧反应，乙烯被纯氧氧化产出环氧乙烷。由于其原材料费用相对较高、流程工艺相对复杂的特征，必须对其生产工艺进行改进，并且结合某实验对环氧乙烷化工工艺的合成制作进行了分析。

参考文献

[1]王庆等.探讨环氧乙烷生产工艺的改进技术[J].化工管理，2013（08）.

[2]任红海等.一种环氧苯乙烷合成新工艺[J].现代化工，2012（05）.

[3]高东游.谈化工工艺乙烯催化氧化制环氧乙烷过程[J].中国石油和化工标准与质量，2012（05）.